4. Особенности применения для связи кв и св диапазонов радиоволн.

Диапазон СВ

Радиоволны СВ диапазона в меньшей степени, чем волны ДВ диапазона, способны огибать выпуклость Земли. При используемых мощностях передатчиков дальность связи земными волнами не превышает 1000 км. На большие расстояния радиоволны СВ диапазона могут распространяться как ионосферные, однако они испытывают очень сильные поглощения в слое D. Это приводит к тому, что днем ионосферные волны использованы для связи быть не могут. В ночное время, после пропадания слоя D, радиоволны СВ диапазона хорошо распространяются как ионосферные, обеспечивая дальности связи в несколько тысяч километров.

Нестабильность связи в различное время суток ограничивает использование СВ диапазона. Кроме того, даже в ночное время, когда дальности связи большие, достоверность связи на СВ может оказаться низкой. Причиной этого являются замирания.

Замирания – резкое снижение напряженности поля сигнала, обусловленное приходом в одну точку нескольких волн, прошедших различные пути.

ВЯВ оказывают достаточно сложное воздействие на связь в СВ диапазоне ионосферными волнами.

Положительными свойствами связи в СВ диапазоне являются его относительная помехоустойчивость и небольшие габариты антенн.

Диапазон КВ

Диапазон коротких волн на сегодняшний день является основным для связи с кораблями в море. На волнах КВ диапазона передается основной поток сообщений на подводные лодки и надводные корабли. Практически все каналы связи для передачи донесений с подводных лодок и надводных кораблей являются коротковолновыми, за исключением канала космической связи.

Широкое применение радиоволн КВ диапазона объясняется рядом положительных качеств, присущих ему, а именно:

– связь на КВ обеспечивается практически на неограниченные дальности, причем мощности РПДУ в десятки и сотни раз ниже, чем в диапазоне СДВ;

– диапазон КВ достаточно широк, что обеспечивает возможность работы в нем большого числа радиостанций. Ширина диапазона позволяет существенно повысить скорость передачи информации и обеспечивает использование в КВ диапазоне практически любого вида связи;

– снижение длины волны позволяет создать высокоэффективные передающие и приемные антенны;

– сложный характер распространения радиоволн КВ диапазона существенно снижает эффективность воздействия радиопомех противника.

Радиоволны КВ диапазона достаточно плохо огибают Землю и сильно поглощаются ею. Связь земными волнами обеспечивается до расстояний, не превышающих 300 км для сухопутных и 500 км для морских трасс. При использовании частот из высокочастотного участка КВ диапазона дальность связи земной волной может быть ниже указанных.

Дальняя связь обеспечивается только ионосферными волнами, где основным отражающим слоем является слой F₂. Слои D, Е и F₁ поглощают энергию радиоволн КВ диапазона. Чем ниже используемая частота, тем выше поглощение радиоволн в ионосфере.

Для обеспечения связи на большие расстояния необходимо использовать более высокие частоты, чтобы отражение радиоволн происходило от наиболее высоко расположенного слоя F₂, а поглощение в слоях D и Е, сквозь которые проходят радиоволны, было бы минимальным.

Нестабильность слоя F₂ как в отношении плотности ионизации, так и высоты его расположения, обуславливает ряд специфических особенностей радиосвязи в КВ диапазоне.

1. Наличие мертвых зон. Причиной их возникновения является то, что дальность связи земной волной ограничена расстоянием в 300–500 км, а ближняя граница прихода ионосферных волн располагается на расстояниях 600–700 км, а в ряде случаев и на расстояниях 2000–4000 км.

Таким образом, вокруг передающей антенны, имеющей круговую диаграмму направленности, в идеальном случае образуется ряд кольцевых областей. Ближайшая область является зоной связи земной волной, затем мертвая зона и далее – зона связи ионосферной волной. Размеры мертвой зоны, в которой прием невозможен из-за низкого уровня сигнала или его отсутствия, зависят от состояния ионосферы и выбранной рабочей частоты. Чем ниже рабочая частота, тем меньше размеры мертвой зоны. При снижении рабочей частоты одновременно увеличивается дальность связи земной волной и сокращается расстояние до границы зоны связи ионосферной волной.

Есть два пути борьбы с мертвыми зонами:

– производить передачу сообщений с использованием РПДУ одного УС на нескольких частотах одновременно. Такая организация передачи используется в системе ОТС. Однако здесь нельзя сказать, что удается полностью избавиться от мертвых зон;

– производить передачу сообщений с УС нескольких флотов. При этом передачу с каждого узла связи осуществлять одновременно на нескольких частотах. Такая организация передачи используется в системе ДОС. Это позволило на расстояниях до 4000 км практически исключить мертвые зоны и значительно снизить их количество на больших расстояниях.

При плавании подводных лодок и надводных кораблей на удалении, большем чем дальность связи земной волной, т. е. за пределами ближней зоны флота, связь в ней организуется по документам ДОС. Прием донесений от подводных лодок и надводных кораблей в системе ДОС осуществляется системой территориально разнесенных СПРЦ, что значительно повышает вероятность приема донесения с первой передачи из-за низкой вероятности нахождения в мертвой зоне одновременно всех СПРЦ.

2. Наличие максимальной применимой и наименьшей применимой частот (МПЧ и НПЧ). Связь на частотах ниже, чем НПЧ и выше, чем МПЧ для конкретной трассы не обеспечивается.

Наличие НПЧ обусловлено поглощением радиоволн в слоях D и Е (в ряде случаев и F₁) ионосферы. Частоты ниже, чем НПЧ, полностью поглощаются ионосферой. Значение НПЧ не абсолютно, оно может быть понижено за счет увеличения мощности РПДУ или применения более помехоустойчивого вида связи.

Наличие МПЧ обуславливается ограниченными возможностями ионосферы (прежде всего слоя F₂) отражать радиоволны. Для данной трассы частоты выше, чем МПЧ, ионосферой не отражаются. В отличие от НПЧ значение МПЧ для конкретной трассы и времени суток абсолютно и повышено быть не может. Значения НПЧ и МПЧ зависят от состояния ионосферы, т. е. являются функциями времени.

Для обеспечения связи высокого качества необходимо постоянно (с определенной дискретностью) подбирать оптимальную рабочую частоту (ОРЧ), которая равна примерно 0,85 МПЧ при отражении от слоя F₂. Для подводных лодок наиболее важным является выбор частот для передачи донесения.

На трассах большой протяженности (свыше 4000 км) характер изменения МПЧ и НПЧ может быть отличным от описанного. В частности, в некоторые периоды времени НПЧ может быть выше, чем МПЧ. Время, на которое прекращается связь, может достигать нескольких часов. Осуществление связи на радиоволнах КВ диапазона в этом случае возможно за счет применения территориально разнесенных передачи и приема сообщений, а также при использовании ретрансляторов.

Кроме достаточно регулярного изменения МПЧ и НПЧ, обусловленного изменением освещенности ионосферы, имеют место и случайные их изменения, связанные с вспышками на Солнце или вызванные деятельностью человека.

Вспышки на Солнце чаще всего наблюдаются в полярных районах, но могут охватывать и всю ионосферу Земли. Продолжительность вспышек составляет от нескольких часов до нескольких суток. Могут возникать полярные сияния. Вся совокупность этих явлений называется ионосферно-магнитной бурей. При этом нарушается связь в КВ диапазоне, включая полное прекращение прохождения радиоволн.

Случайные изменения ионосферы, вызываемые деятельностью человека, включают воздействия на нее ВЯВ, распыление в ионосфере легкоионизируемых веществ, «подогрев» ионосферы мощным радиоизлучением. Образующиеся во время ВЯВ ионизированные области в ионосфере приводят к пропаданию связи в КВ диапазоне на время от нескольких часов до десятков часов. Время, на которое пропадает связь, зависит от высоты и мощности взрыва, а также используемой рабочей частоты.

Для обеспечения связи в условиях случайного изменения МПЧ и НПЧ используется низкочастотный участок КВ диапазона, РПДУ с большими мощностями, ретрансляторы.

3. Наличие ярко выраженных замираний, обусловленных приходом в точку приема нескольких ионосферных волн, прошедших различные пути. Сложение этих волн в противофазе приводит к резкому снижению уровня сигнала. За время в несколько секунд уровень сигнала может меняться в десятки и даже сотни раз. Замирания резко ухудшают достоверность связи.

4. Загруженность КВ диапазона. На близких частотах одновременно работают несколько радиостанций, расположенных в различных частях земного шара. Сигналы различных радиостанций могут быть помехами друг другу в точке приема. Особенно часто это наблюдается в низкочастотной части КВ диапазона (3–7 МГц).